不列颠哥伦比亚省海洋生态重大发现

不列颠哥伦比亚省海洋生态重大发现

不列颠哥伦比亚省的科学家们近日取得两项重要发现，分别识别出了导致数十亿只海星死亡的细菌，以及可能正在杀死养殖牡蛎的新病毒。这些突破性的研究成果均在英属哥伦比亚大学实验室完成，并于周一发布，标志着我们对疾病如何重塑海洋生态系统的理解又向前迈进了一大步。

太平洋牡蛎的现状

太平洋牡蛎原产于西太平洋地区，如今已成为全球最广泛种植的牡蛎品种，广泛分布于澳大利亚、加拿大、中国、法国、韩国、英国和美国等地。然而，近年来，这种双壳类生物面临多重压力，从气候变化引发的海洋升温到人类活动的干扰以及疾病的侵袭。

不列颠哥伦比亚省的牡蛎农户已经经历了多年的大规模死亡事件。BC贝类种植者协会的执行董事Nico Prins表示，夏季的牡蛎死亡事件已经变得如此普遍，许多小型农场在温暖的月份停止购买牡蛎种苗，甚至完全退出了这一行业，因为他们对这些贝类能否存活感到不安。

“这太令人沮丧了，”他表示。“它们在你可以上市之前就死去了。当连续两三年都出现丰收失败时，你就会破产。”

这些死亡事件往往与水温升高相吻合，但直到现在，没人能明确指出究竟是什么导致牡蛎死亡。2020年，Kevin Zhong和他的UBC同事们在Salish海进行了一次调查，试图解答这个问题。

在访问温哥华岛Baynes Sound的三个养殖场时，发现多达90%的贝类死去或濒临死亡。UBC微生物学教授Curtis Suttle回忆道，看到的都是张嘴的壳和生病的肉质。“每一筐牡蛎都死了或正在死亡。”

研究小组在养殖场收集了数十个样本，然后又在Salish海的海滩上收集了野生牡蛎的血液和组织样本，覆盖了Desolation Sound、Cortez、Texada、Lasqueti、Hornby和Denman岛等多个地点。样本在液氮中快速冷冻，并储存在-80摄氏度的环境中，直到可以在UBC实验室进行处理和基因检测。

新病毒的发现

当结果回来时，科学家们在一种独特的进化分支中分离出了太平洋牡蛎Nidovirus 1（PONV1病毒）。Zhong表示：“我们发现了一种前所未见的新病毒。”

在33只显示出明显疾病迹象的牡蛎中，科学家们在20只样本中发现了该病毒，而在所有健康的野生牡蛎样本中则未发现PONV1。

当他们在公开的基因数据库中搜索该病毒时，Suttle和他的团队发现PONV1在来自中国和法国的太平洋牡蛎以及美国缅因州的牡蛎种群中均有发现。这种病毒的基因组一直隐藏在显而易见的地方。

“他们一直在研究牡蛎，而不是病毒。”Suttle谈到以往的科学工作时表示。“就像你开车时只看山而不看雏菊。但一旦你看到雏菊，你才意识到它们随处可见。”

统计关联与未来实验

周一发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果表明，这种新病毒与牡蛎死亡事件之间存在统计关联。

作为UBC地球、海洋和大气科学系的研究助理，Zhong表示，团队现在需要进行生物实验，以证明该病毒可能如何导致大规模死亡事件。“我们发现的是一种前所未见的新病毒，”他说。“目前，我们有一个关联，但不能100%确定。”

Suttle警告称，团队尚不清楚PONV1来自何处，是否一直存在，或是从其他地方传播过来的。他表示，这种新发现的病毒应当成为任何希望从一个国家向另一个国家运输牡蛎种苗的人的警示。

研究人员尚未确定哪些压力因素使牡蛎的免疫系统对疾病变得脆弱。Zhong表示，假设是水温升高使病原体在牡蛎中繁殖并促进疫情爆发。

无论如何，病毒似乎非常普遍，并且与Baynes Sound的大规模死亡事件“强相关”。

Suttle表示：“知道病毒的存在，我们可以打开一整套新工具，以理解事态的发展。”

选择性育种的希望

BC贝类种植者协会的Prins表示，他仍在审查这项研究的细节，目前对其发现的直接评论还为时尚早。“我认为我们还不知道足够的信息。”

牡蛎养殖行业已经采取措施应对水温上升和疾病问题。五年前，该行业启动了本地育种计划，以选择最强的牡蛎基因系。Prins表示，十年前，不列颠哥伦比亚省几乎100%的牡蛎种苗来自智利、欧洲或美国，而如今，85%的种苗来自本地生产。

“我认为这是我们应对气候变化和水温上升的最大武器。”

如果UBC团队发现的病毒最终成为死亡事件的主要元凶，Prins表示行业准备加强农场间的生物安全措施，以预筛选该病毒。在Baynes Sound，这一点尤为重要，因为该地区约占不列颠哥伦比亚省60%的贝类生产，太平洋牡蛎约占80%的产量。

保护不列颠哥伦比亚省牡蛎产业的可持续性无疑能保障就业和粮食安全。多项研究还发现，牡蛎养殖有助于提高其他海洋物种的栖息地和食物供应。

一项在5月发表的研究发现，每吨收获的太平洋牡蛎平均可以去除超过3公斤的氮和0.35公斤的磷，并从环境中固碳超过70公斤。研究人员得出的结论是：太平洋牡蛎可以作为一种潜在的营养修复剂和短期碳汇。

Suttle表示：“这是一个承受巨大压力的行业，另一方面，它也是最可持续的行业之一。”

海星之谜的解开

在牡蛎发现的新线索同时，Suttle实验室的第二项突破为一个长期存在的生态学之谜提供了明确的答案：海星消耗症的病因。

Hakai Institute的研究科学家Melanie Prentice表示，这种消耗症已经导致从巴哈加利福尼亚到阿拉斯加近60亿只海星死亡，包括日葵海星——一种已经列为濒危物种的生物，体型可以达到自行车轮胎的大小。“在几个月内，它们几乎功能性灭绝，数十亿只海星消失。”Suttle补充道。

这类顶级掠食者的消失使得海胆等其猎物数量激增，从而摧毁了巨大的海藻森林。在加利福尼亚等地，近90%的海藻森林已被“海胆荒原”所取代。

这种海底转变消除了年轻鱼类的重要育幼场所，也是海洋哺乳动物的栖息和狩猎场。海藻森林的消失还消除了自然屏障，原本可以保护沿海社区免受侵蚀和风暴的影响。

“这是一种多米诺效应。如果你从这个系统中移除一个非常重要的顶级掠食者，会对其他物种产生连锁反应。”Prentice说道。

科学家们花了12年时间试图了解是什么导致了海星的死亡。对于Prentice来说，她的实验始于从野外收集海星，然后将它们隔离在实验室，以确保它们没有生病。

将海星分为两组，科学家们给一组海星注射感染了消耗症的组织。通过对生病海星的基因检测，科学家们分离出一种单一的 elusive killer：Vibrio pectenicida，这是一种与引起人类霍乱的细菌属于同一属的病原体。

这种细菌在1990年代被法国科学家描述为“扇贝杀手”，其已被发现通过产生致命毒素来杀死双壳类动物（包括牡蛎）。

在北美西海岸清除海星的细菌被发现为一种不同的菌株，称为FHCF-3，目前尚不清楚其杀伤机制是否相同。

为确保细菌是罪魁祸首，Prentice和她的同事将其单独注射到健康的海星中。她记得在自己生日的周末独自在实验室时，第一次看到这些生物出现病症。“太明显了，我几乎不敢相信。”Prentice说道。

现在他们找到了导致海星死亡的原因，Prentice表示，下一步是制定干预措施，以帮助重新引入沿太平洋海岸繁殖的动物回归野外。这包括开发诊断测试，以确保这些动物不会在被污染的水域中被释放。Prentice还表示，她正在寻找对这种细菌具有抗性的海星，以便进行选择性育种，从而形成一个免疫力强的野生种群。“我希望这能为我们如何应对海洋环境中日益严重的疫情提供一个基准。”

从牡蛎到海星，Prentice和Suttle都表示，温暖的海洋可能削弱了海洋生物的自我防御能力，导致更严重的疾病暴发。“我们不知道那些特定的触发因素是什么，”Suttle说。“这些正是需要深入研究的问题。”